有物混成，先天地生。
寂兮！寥兮！
独立而不改，周行而不殆，可以为天下母。

绪论

天文学是自然界最基本的科学。俗话说：上知天文、下知地理。这是对个人知识渊博的一种赞美。

现代宇宙学包括观测所及的时间、空间和物质的总和。尤其对天体的研究，包括位置、分布、运动、结构、物理状态、化学构成和演化规律等。

天体的结构可分为三个层次，即：太阳系、银河系和总星系。总星系包含银河系和河外星系，银河系又包含太阳系。地球，是太阳系里蓝色的星球。

人们对天体的研究同时需要经验和理论想结合，天体学是一门综合交叉学科，它涵盖了数学、力学、物理学和其他学科的成果。

人类在天体的探索过程中，通常采用大胆推论小心求证的方法。

人类对天体学的研究意义重大：

天文学上一些重大变革常常是世界观变革的先导。
现代天文学的发展丰富了唯物辩证法的基本规律和范畴。
可用于人造卫星运动轨道的控制，以及地面导航、通信等。
可启发人们去思考、探索与人类的现在和未来息息相关的各种应用技术。

起源

地心说

地心说是世界上第一个行星体系模型。

地心说由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善。

托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球、行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。

日心说

哥白尼提出了日心说，他认为：太阳是宇宙的中心，地球绕自转轴自转，并同五大行星一起绕太阳公转，只有月球绕地球运转。

日心说有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革。

日心说后经布鲁诺的发展：每一颗发光的形体都是一个世界，提出宇宙是无限的概念。该推论后被伽利略证明。

行星运动三大定律

所有行星都在椭圆轨道上绕太阳旋转。太阳位于椭圆的一个焦点。
联结任何行星到太阳的矢径在等时间内扫过的面积是相等的。
行星绕太阳公转周期的平方同它到太阳的平均距离的立方成正比。

时间和历法

二十四节气歌

春雨惊春清谷天
夏满芒夏暑相连
秋处露秋寒霜降
冬雪雪冬小大寒
每月两节不变更
最多相差一两天
上半年来六廿一
下半年来八廿三

时间的定义

时间包括时刻和时段两个内含。

时刻是指无限流逝时间中某一瞬间，用以确定事件发生的先后顺序。

时段是指任意两时刻之间的间隔，用以衡量事件经历的长短或事件与事件间隔的多少。

时间的计量

时间是通过物质的运动形式来计量的。
可用于计量时间的物质运动形式，必须遵从三个基本原则:周期性，稳定性，可测性。

恒星日： 定义天球视转一周为一个恒星日；恒星日=24恒星时。

真太阳日： 太阳中心连续两次经过上中天的时间间隔。

平太阳日：
平太阳是一个假象的辅助点，由它来代替真太阳的运动。满足：

在天赤道上运动。
运动的速度等于真太阳沿黄道运动的平均速度平太阳日是指平太阳连续两次经过上中天的时间间隔。

地方时和世界时：

以观测者子午线为基准的时间统称为地方时。
分区计时就是以经线为界，把全球分为24个时区，每个时区跨经度为15°。

国际日期变更线：
由东向西过日界线，日期要增加一天;由西向东过日界线，日期要减少一天。
同时规定地球上新的一天从日界线开始计量。

历法

以年、日、月等计时单位，依一定的法则组合，供计算较长时间的系统称为历法。回归年是平太阳连续两次经过春分点的时间间隔。月是根据月球的运动规律得出的时间间隔。
阳历： 现今大多数国家通用的历法
阴历： 全称太阴历，是以月相变化为基础的历法
阴阳历： 现称为农历

周

周来源地心说。以地球为中心，向外依次为月球(Moon)、水星(Mercury)、金星(Venus)、太阳(Sun)、火星(Mars)、木星(Jupiter)和土星(Saturn)。正是由于古人认为地球外有上述7大天体，才把一周的天数定义为7天。

天文望眼镜

天体有辐射。我们对天体的分析源于对其辐射的可见光的光谱的分析。对天体发出的无线电波（光谱）可用射电望远镜来观察。

哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜由美国宇航局(NASA)和欧洲空间局合作研究。它为卡塞格林型反射望远镜，口径2.4米，研制工作历时13年，耗资20多亿美元。

太阳系

太阳系由太阳、八大行星六颗矮行星及其160多颗卫星、5000多颗小行星、彗星、流星体以及行星际物质等组成。太阳是太阳系的核心天体，无论是质量还是大小，太阳都居首位，它占太阳系总质量的 99.6%，它的引力控制着太阳系里其他天体的运动，太阳的引力范围延伸到大约日地距离的4500倍以外。太阳系是银河系的一部分，距银河系中心约3.26万光年。

太阳

太阳参数

日地距离： 是指太阳和地球的平均距离，天文学上常用它作为计量天体距离的基本单位，称为天文单位。

1天文单位=1.495 979×108千米

太阳的大小（千米）：

1	R⊙=6.9599×10^5

太阳的质量（千克）

1	M⊙=1.99×10^30

太阳的位置：太阳位于距银心3.26万光年的旋臂内，距银面以北约26光年处。
太阳的运动：太阳除在旋臂中和其他恒星一起绕银心运动外，还相对于它周围的恒星作每秒19.7千米的平动
太阳常数:太阳常数指单位时间垂直射入地球大气层外单位面积上的能量，用f表示。

1	f⊙=1.36×106gr·s^-1·cm^-2=0.136j·s^-1·cm^-2

太阳大气

太阳大气大致可分为三层: 光球、色球和日冕(太阳大气中的物质是极不宁静、极不均匀的。

地球

太阳系中只有地球的环境满足生命存在的条件。地球不完全是球型，呈旋转椭球体。

地球的基本参数：
平均半径: R=6371千米
赤道周长: L=40075.51千米
最高山峰: 海拔8840米
最深海沟: 海拔-11000米
地面起伏: 约20千米
地球质量: M=5.976×1024千克
平均密度: ρ=5.517克/厘米3
年龄: 约46亿年

地球大气

地球的自转、公转和地轴进动

月球

月球的基本参数

月球是地球的天然卫星，月球绕地球运动的轨道为一椭圆
月球距地球的最远距离:406700千米
最近距离:356400千米
平均距离:384400千米
月球半径:1738.2千米 
月球质量:7.35×1022千克 
月球的平均密度:ρ=3.34克/立方厘米 
月球表面引力约为地球表面引力的1/6

盈亏现象

在不同夜晚观察到的月球呈现不同的形状，月球的各种视形状统称为月相，月相的变化现象叫做月球的盈亏现象。

盈亏现象来源于两个方面:

第一，月球本身不发光，它被太阳照着的半边是亮的，另半边是暗的;
第二，月球每月绕地球一周，又跟着地球每年绕太阳转一周，日、月、地三者的相对位置不断变化着。

月球的表面状况

月球上有些部分暗些，有些部分亮些，用望远镜观测暗的部分比较平坦，亮的部分高低不平。

月球上较大的暗淡部分称为“海”，较小的“湖”，最大的“海”叫风暴洋。

月球上基本没有大气，也没有水，每昼夜温差大，月球表面大部分被一层月尘和岩屑覆盖。

月球探测

茫茫宇宙中，月亮是地球唯一的伴侣，几十亿年来，形影不离地伴着我们的地球转动。千百年来，飞到月球上去一直是人类追求的最大愿望。

阿波罗11号登月舱顺利软着陆在月球上，宇航员阿姆斯特朗踩在月面上，是人类迈出的一大步。

日、地、月天文现象

潮汐

月球对地球的引力作用，可以引起海水的潮汐现象，并通过潮汐作用使地球的自转逐渐变慢。

地球和月球本身是不发光的，太阳光在地球和月球后面都投出长长的影子。当月球绕地球转动中走进地影时，就发生月食;当月球的影子投到地球上时，在月影遮蔽部分的观测者就能看到日食。

日食

日地空间

日地空间是指太阳和地球之间的空间，也就是我们生活的环境。

地球在日地空间常年暴露在太阳风之下，太阳风中的主要成分是电子和质子，也有少量氦离子。地球在等离子体环境中围绕太阳运行,幸好有受地球磁场的保护，地球上的生命才得以繁衍。

深度撞击

2005年1月12日，“深度撞击”号宇宙飞船成功发射，并在距离地球1.3亿千米处发射撞击舱撞击“坦普尔1号”彗星的彗核。

当“深度撞击”的撞击器轰击“坦普尔1号”的彗核表面后，覆盖在彗核表面的细粉状碎屑以每秒5千米的速度腾起，在彗星上空形成一片云雾。这些漫天飞舞的碎屑中包含有水、二氧化碳和有机物。

登录火星

火星奥德赛

火星快车

勇气号和机遇号

撞月

2009年10月9日，NASA连续用一枚“半人马座”运载火箭和月球陨坑观测和传感卫星(LCROSS)撞击月球南极的凯布斯坑，以探测月球之上的水冰。

NASA的科学家们在行动前分析:首先一个2.2吨的火箭以时速5600英里、超过音速7倍的极速一头扎在月球暗无天日之所，4分钟后再来个相当于首次撞击强度三分之一的“二撞”，应会在月表产生高达约10公里的尘埃和持续约30秒的闪光，尘埃和蒸汽能攀升到足以捕获阳光的程度，并可在地球位置观测到。

太阳系的起源和演化

一个合理的太阳系起源理论，首先要能解释下列事实:
(1) 各行星沿共同的方向在同一平面内在接近正圆的轨道上运动。
(2) 行星分布的提丢斯-彼得定则。
(3) 太阳系角动量的荒谬分布。
(4) 无论是质量还是组成都有很大不同的两类行星—类地行星和类木行星。
(5) 类地行星的自转速度比类木行星的自转速度慢得多。
(6) 在火星和木星的轨道之间有几十万颗小行星，且都顺行，该区域预计应有一颗大行星。
(7) 卫星和彗星是如何产生的?特别是彗星，既有顺行又有逆行。

灾变说

法国动物学家布封在18世纪提出第一个灾变说，他认为太阳系的形成是由彗星的碰撞。不过此种说法一直没有被人们作为正确的理论所接受。

星云说

法国教学教笛卡尔最先提出。他提出了旋涡星云理论。

1754年，德国哲学家康德提出了具有真正科学意义的星云说，他认为太阳系内现有的天体都是由于同一星云通过万有引力作用而形成。

星云是一团庞大的炽热的气体星云，这团星云在宇宙中缓慢自转，由于温度下降而收缩，自转加快，在引力和离心力的作用下，星云变为盘状。当离心力大到可以和引力抗衡时，一部分星云在原处形成圆环状星云，同时可形成光环。中心物质形成太阳，环内物质聚集在密度大的地方形成行星.

太阳系的演化哲学

太阳系自从46亿年形成以来一直非常稳定，但并不是说太阳系是静止的。根据已得证据，太阳系的形成用了大约一亿年左右的时间。

牛顿的经典力学体系，尽管是唯物的，但却是形而上学的。他提出了宇宙不变论。

康德的星云说基本上坚持了唯物主义观点，正如他:

‘给我物质，我就用它造出一个宇宙’。

恒星

恒星是指由核反应产生辐射而发光的大质量球状天体。

恒星离我们非常遥远，除太阳外，离我们最近的恒星是半人马座比邻星。

赫罗图

赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的，这张图是研究恒星演化的重要工具。赫罗图的纵轴是光度与绝对星等，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为 O.B.A.F.G.K.M 七种，要记住这七个类型有一个简单的英文口诀

“Oh be A Fine Girl/Guy. Kiss Me!”

变星和新星

变星：亮度在较短时期内显著变化的星为变星。
造父变星:又称长周期造父变星或经典造父变星，是脉动变星的一种，其亮度变化一般周期在1.5～80天之间。
新星：亮度会在很短的时间内迅速增加，达到极大后慢慢减弱，几年或几十年后恢复到原来的亮度，这种星叫新星。

恒星集团

由两颗星组成的系统成为双星。两个以上到十多个星组成的系统，相互间有力学关系，称为聚星。更大的恒星系统称为星团。

北斗七星中的开阳星就是聚星。

金牛座中的昴星团和毕星团是最著名的银河集团。

星云

行星状星云,其中央都有一颗很热的恒星，称为星云的核。

弥漫星云,它是是星际气体或尘埃的不规则形状的云，没有明确的界限。如猎户座大星云：

恒星生命周期

现代恒星起源演化理论把恒星的一生分为如下几个阶段：

引力收缩阶段、主星序阶段、红巨星阶段、爆发阶段、临终阶段。

快收缩阶段：从星云过渡到恒星的阶段。
慢收缩阶段：当内部压力与引力几乎相等时，原恒星处于准流体力学平衡状态，便开始慢收缩过程。
主星序阶段: 质量越大，光度越大，能量消耗越快，恒星停留于主星序的时间越短。
红巨星阶段：恒星离开主星序阶段，开始向红巨星演化，质量特别大的恒星则向红超巨星演化。大部分脉动变星是处于红巨星演化后期的恒星。
爆发阶段：有行星状星云的核心爆发，新星爆发和超新星爆发。恒星爆发后剩下的质量M决定着它的最终去向：
0.88M⊙≤M<1.44M⊙→白矮星
1.44M⊙≤M<3M⊙→中子星
3M⊙≤M<70M⊙→黑洞

恒星的演化是有生有灭，恒星的演化又是有灭有生的。恒星起源和演化中的哲学思想：
一、新陈代谢是恒星演化的基本规律。
二、吸引与排斥的对立统一是恒星演化的动力。
三、质量互变是恒星演化的主要规律。